داستان زندگی و تحقیقات لوئیس ای. بروکس
لوئیس ای. بروکس: نابغه‌ای که دنیای نانو را متحول کرد
لوئیس یوجین بروکس
لوئیس ای. بروکس (Louis Eugene Brus)، زادهٔ 10 اوت 1943، شیمی‌دان برجستهٔ آمریکایی است که در حال حاضر به عنوان استاد ساموئل لاتهام میچل در رشتهٔ شیمی در دانشگاه کلمبیا فعالیت می‌کند. او به عنوان یکی از کاشفان نانوبلورهای نیمه‌رسانای کلوئیدی که به نقاط کوانتومی شهرت دارند، شناخته می‌شود. در سال 2023، به پاس دستاوردهای علمی‌اش، موفق به دریافت جایزه نوبل شیمی شد.
اوایل زندگی و تحصیلات
لوئیس بروکس در سال 1943 در شهر کلیولند واقع در ایالت اوهایو متولد شد. در دوران دبیرستان که در رولند پارک، کانزاس گذراند، علاقه زیادی به رشته‌های شیمی و فیزیک پیدا کرد.
در سال 1961، او با استفاده از بورسیهٔ سپاه آموزش افسران ذخیره نیروی دریایی (NROTC) وارد دانشگاه رایس شد. این بورسیه او را ملزم به شرکت در دوره‌های عملی و فعالیت‌های مرتبط با نیروی دریایی می‌کرد. در سال 1965، بروکس موفق به دریافت مدرک لیسانس فیزیک شیمی از این دانشگاه شد و برای ادامهٔ تحصیل به دانشگاه کلمبیا رفت.
در دورهٔ دکتری، او تحت نظارت ریچارد برسون، پژوهش خود را بر روی فتودیسوسیاسیون بخار یدید سدیم انجام داد و در سال 1969، مدرک دکترای فیزیک شیمی را دریافت کرد.
حرفه و فعالیت‌های علمی
پس از اخذ مدرک دکتری، بروکس به نیروی دریایی بازگشت و به عنوان افسر علمی در آزمایشگاه تحقیقات دریایی ایالات متحده در واشنگتن دی‌سی مشغول به کار شد. در این دوره، او با لین مینگ-چانگ در زمینه‌های تحقیقاتی همکاری داشت. اما با توصیه استادش، نیروی دریایی را ترک کرد و در سال 1973 به آزمایشگاه‌های بل AT&T پیوست.
در آزمایشگاه‌های بل، بروکس تحقیقات مهمی انجام داد که به کشف نقاط کوانتومی منجر شد. این نقاط نانوبلورهای نیمه‌رسانایی هستند که انقلابی در فناوری نانو، اپتوالکترونیک و علوم زیستی ایجاد کردند.
در سال 1996، او از آزمایشگاه‌های بل خارج شد و به عنوان عضو هیئت علمی در دانشگاه کلمبیا مشغول به تدریس و پژوهش شد.
فعالیت‌های لوئیس بروکس در زمینه نقاط کوانتومی
لوئیس بروکس از پیشگامان تحقیق و توسعه نقاط کوانتومی به شمار می‌آید. این نقاط، نوعی کریستال نیمه‌رسانای کوچک با ابعاد نانومتری هستند که ویژگی‌های منحصر به فردی در زمینه خواص نوری و الکترونیکی از خود نشان می‌دهند.
در سال 1982، بروکس به‌صورت مستقل موفق به سنتز نقاط کوانتومی در محلول شد. او در این زمان، روی فوتوشیمی آلی در سطح ذرات سولفید کادمیوم تحقیق می‌کرد و برای این کار از طیف‌سنجی رامان پمپ-پروب استفاده می‌کرد. هدف او، بررسی قابلیت‌های نقاط کوانتومی در کاربردهای انرژی خورشیدی بود. طی این تحقیقات، بروکس متوجه تغییر خواص نوری کریستال‌ها پس از 24 ساعت شد. او این پدیده را به فرایند اوستوالد، یعنی بزرگ شدن تدریجی اندازه کریستال‌ها، نسبت داد.
چارچوب نظری و معادله بروکس
بروکس یکی از اولین دانشمندانی بود که چارچوب نظری برای توضیح رفتار نقاط کوانتومی را ارائه کرد. او توانست ارتباط میان اندازه ذرات نیمه‌رسانا و طول موج نوری ساطع‌شده را کشف کند. این کشف علمی، که بعدها به عنوان معادله بروکس شناخته شد، نقش مهمی در درک و پیشرفت فناوری نقاط کوانتومی ایفا کرد.
همکاری‌های بین‌المللی
در دهه 1980، بروکس برای همکاری با دانشمندان اتحاد جماهیر شوروی تلاش کرد. در نهایت، در سال 1990، او با الکسی اکیموف و الکساندر افروس ملاقات کرد. این دو دانشمند در سال 1981 موفق به توسعه نانوبلورهای نیمه‌رسانا در شیشه شده بودند، اما تحقیقات آن‌ها به دلیل محدودیت‌های علمی و سیاسی در ایالات متحده ناشناخته باقی مانده بود.
همکاری در آزمایشگاه بل
در آزمایشگاه بل، بروکس با پژوهشگران برجسته‌ای از جمله پل علیویساتوس و مونگی باوندی در پروژه‌ای تحقیقاتی همکاری کرد. این پروژه با مشارکت مایکل ال. استایگروالد، متخصص در سنتز شیمی آلی فلزی، روی کاهش اندازه نقاط کوانتومی متمرکز بود. این همکاری نقش مهمی در پیشرفت فناوری نقاط کوانتومی ایفا کرد.
جوایز و افتخارات لوئیس بروکس
لوئیس بروکس در طول زندگی حرفه‌ای خود موفق به کسب جوایز و افتخارات بسیاری شده است:
در سال 1998، به عنوان عضو آکادمی هنر و علوم آمریکا انتخاب شد.
در سال 2004، به عضویت آکادمی ملی علوم ایالات متحده درآمد.
همچنین، او یکی از اعضای آکادمی علوم و ادبیات نروژ است.
جوایز علمی برجسته
جایزه فارغ‌التحصیلان برجسته دانشگاه رایس (2010): این جایزه از سوی انجمن فارغ‌التحصیلان این دانشگاه به بروکس اهدا شد.
جایزه R.W. Wood (2006): این جایزه را به طور مشترک با الکساندر افروس و الکسی اکیموف از سوی انجمن نوری آمریکا دریافت کرد. این جایزه به پاس کشف نقاط کوانتومی و تحقیقات پیشگامانه در زمینه خواص الکترونیکی و نوری آن‌ها اهدا شد.
جایزه کاولی برای نانوساینس (2008): این جایزه را به همراه سومیو ایجیما برای تأثیر گسترده در توسعه نانوساختارهای صفر و یک‌بعدی در فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی دریافت کرد.
جایزه ویلیارد گیبس (2009): این جایزه برای نقش برجسته‌اش در توسعه نقاط کوانتومی شیمیایی به او اعطا شد.
جایزه NAS در علوم شیمی (2010): بروکس در این سال به دلیل تحقیقات نوآورانه‌اش مورد تقدیر قرار گرفت.
جایزه بوئر مؤسسه فرانکلین (2012): این جایزه به دلیل دستاوردهای علمی برجسته به او اهدا شد.
جایزه نوبل
در سال 2023، بروکس به همراه الکسی اکیموف و مونگی باوندی موفق به دریافت جایزه نوبل شیمی شد. این جایزه به پاس کشف و سنتز نقاط کوانتومی به آن‌ها اهدا شد. قابل ذکر است که مونگی باوندی در زمان تحقیقات خود در آزمایشگاه بل، به عنوان پژوهشگر پسادکتری با بروکس همکاری کرده بود.
این مجموعه افتخارات، نشان‌دهنده سهم عمیق و تأثیرگذاری بروکس در پیشرفت علم نانو و نقاط کوانتومی است.
سخن پایانی
لوئیس ای. بروکس یکی از برجسته‌ترین شیمی‌دانان عصر حاضر است که نقش مهمی در توسعه و فهم نقاط کوانتومی ایفا کرده است. فعالیت‌های تحقیقاتی او در حوزه فیزیک شیمی و نانوساینس، از کشف نانوبلورهای نیمه‌رسانا تا توسعه مدل‌های نظری، تأثیرات گسترده‌ای بر علم و فناوری داشته است. جوایز و افتخارات متعدد او، از جمله جایزه نوبل شیمی 2023، نشان‌دهنده دستاوردهای بی‌نظیر او در عرصه علمی است. بروکس نه‌تنها دانشمند برجسته‌ای است، بلکه با تحقیقات پیشگامانه خود به گسترش مرزهای علم کمک کرده است.
گرد آوری:بخش علمی موزستان
